ЛАНТАНОИДЫ

Лантаноиды (син.: лантаниды, редкоземельные элементы) — отдельный ряд сходных по химическим свойствам элементов III группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева (подгруппа скандия), имеющих порядковые номера от 58 до 71. Вместе с лантаном (La) и иттрием (Y) Лантаноиды составляют группу редкоземельных элементов (иногда в эту группу включают и скандий).

К Лантаноидам относятся следующие элементы: церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), прометий (Pm), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), тербий (Tb), диспрозий (Dy), гольмий (Ho), эрбий (Er), тулий (Tu), иттербий (Yb), лютеций (Lu).

Данных, свидетельствующих о том, что Лантаноиды принимают участие в обмене веществ в организме, нет. Однако известно, что они могут влиять на те процессы жизнедеятельности, в которых участвуют ионы кальция (см.). Так, лантан является ингибитором транспорта кальция в митохондриях и сарколемме сердца; лантан, церий и некоторые другие Л. обладают антикоагулирующим действием; церий способен вызывать сокращение гладкой мускулатуры и обладает седативным действием. Это действие Л. объясняется тем, что величины ионных радиусов кальция и лантаноидов близки, поэтому Л. могут вытеснять ионы кальция из участков их связывания.

Л. в виде окислов применяют для окраски стекла и фарфора, в металлургии Л. используют в качестве легирующих добавок и раскислителей, в текстильной промышленности — как протравы и т. д.

Общее содержание редкоземельных элементов в земной коре составляет 1,78-10~2% по массе. Л. встречаются обычно совместно друг с другом, а также с иттрием и торием. Известно ок. 250 минералов, содержащих Л. Наиболее богаты ими монацит (50—60% составляют окиси редкоземельных элементов), а также лопарит и ловчоррит. В почвах содержится ок. 0,02% редкоземельных элементов.

Лантаноиды обнаружены и в живых организмах, гл. обр. в растениях. В наиболее богатом редкоземельными элементами американском орешнике (0,2%) обнаружены: лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий и иттербий. У животных Л. найдены в тех органах, где накапливается кальций (кости, зубы).

Л. представляют собой блестящие металлы с серым или желтоватым оттенком. Все Л. выделены в чистом виде. Прометий, в природе не встречающийся, получен искусственно в результате ядерной реакции. Своеобразие хим. структуры Л. заключается в том, что при переходе от одного элемента к другому число электронов на внешней электронной оболочке не изменяется, а происходит достраивание более глубоких электронных слоев (гл. обр. четвертого слоя). Это и определяет близость их хим. свойств. Наиболее характерная для лантаноидов валентность + 3. иттербий (см.) — двухвалентны. В хим. отношении Л. достаточно активны. Они легко окисляются на воздухе, образуя окислы типа La₂O₃. Церий и празеодим дают также CeO₂ и PrO₂. Окислы Л. представляют собой тугоплавкие порошки; реагируя с водой, они дают гидроокиси La(OH)₃. При 750—1000° Л. взаимодействуют с азотом, образуя нитриды — LaN. Они дают также карбиды и галогениды. Для разделения Л. чаще всего используют методы ионообменной хроматографии. Определение Л. проводят методами спектрального и рентгеноспектрального анализа.

В элементарном состоянии Л. получают электролизом из расплавленных хлоридов при 800° или их восстановлением водородом.

Токсическое действие Лантаноидов изучено мало. При введении Л. в кровяное русло экспериментальных животных происходит резкое, но быстро проходящее замедление свертывания крови. Разделение смеси Л. при их промышленном получении сопровождается выделением паро- и газообразных токсических веществ: при ионообменном методе разделения выделяются хлористый водород, аммиак, окись углерода, пары уксусной к-ты; при экстракционном методе разделения — пары трибутилфосфата, керосина, азотной к-ты, хлористых водорода и фтора, аммиака, хлора. Получение чистых металлов цериевой группы Л. методом электролиза сопровождается выделением газообразного хлора. При металлотермическом способе получения металлов иттриевой группы выделяются HCl и HF.

Сушка, прокаливание, просеивание и расфасовка продуктов производства Л. сопровождается образованием пыли, в состав к-рой входят тонкодисперсные аэрозоли хлоридов, фторидов, оксалатов и окислов Л.

Медосмотры работников, занятых получением Л., показали, что со стороны терапевтического, неврологического и гинекологического статусов нарушений здоровья, которые могли бы быть отнесены за счет специфики производства Л., нет. Наибольшее число хронических заболеваний, связанных с проф. деятельностью в производстве Л., обнаружено со стороны ЛОР-органов. Чаще всего встречаются сухие тонзиллиты (см.), причем характер поражений и их клин, картина позволяют сделать вывод, что эти заболевания, по-видимому, являются результатом воздействия на верхние дыхательные пути тех летучих агрессивных хим. веществ, которые используются в производстве Л.

У части рабочих отмечаются так наз. профессиональные приметы (стигмы) в виде сухости и шелушения кожи рук, трещин кожи, выпадения волос, зуда кожи тела и т. п. Наблюдается также тенденция к эритро-, ретикуло- и тромбоцитопении и увеличение в 1,5—2 раза времени свертывания крови, что, очевидно, может быть поставлено в прямую связь с антикоагулянтными свойствами соединений Л.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны двуокиси церия (CeO₂) принята равной 5 мг/м³, ориентировочные безопасные уровни воздействия для окислов редкоземельных металлов цериевой группы (лантана, празеодима, неодима, самария и европия) — 6 мг/м³, для окислов Л. иттриевой группы (гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция) — 4 мг/м³.

Библиография: Израэльсон 3. И., Могилевская О. Я, и Суворов С. В. Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе с редкими металлами, М., 1973, библиогр.; Лантаноиды и актиноиды, под ред. К. У. Бэгналла, пер. с англ., М., 1977; Новые данные по токсикологии редких металлов и их соединений, под ред. 3. И. Израэльсона, с. 194, М., 1967, библиогр.; Спасский С. С. и Розинский Б. Ф. Исследование условий труда рабочих при модифицировании чугуна редкоземельными металлами, Литейное производство, № 8, с. 34, 1977.

О. Д. Лопина; С. С. Спасский (гиг. тр.).